JP4517886B2 - Transmission output control device and method, and transmitter using the same - Google Patents

Transmission output control device and method, and transmitter using the same Download PDF

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Description

本発明は送信出力制御装置及びその方法並びにそれを用いた送信機に関し、特に送信機における送信電力を制御する送信出力制御方式に関するものである。   The present invention relates to a transmission output control apparatus and method and a transmitter using the same, and more particularly to a transmission output control method for controlling transmission power in a transmitter.

従来、この種の送信出力制御装置は、図６に示す構成となっている。図６を参照すると、変調器１で発生した信号は、ミキサ２及びシンセサイザ５によりＲＦ信号に変換され、可変減衰器３を介して増幅器４へ入力されて所定の送信出力まで増幅され出力される。この増幅出力電力の一部は方向性結合器７により取出されれて、検波器８において検波された電圧と基準電圧１２との差分が、比較器９により導出される。そして、この差分は、ＬＰＦ２０及び誤差増幅器６を介して可変減衰器３の減衰量制御電圧としてフィードバックされることにより、送信出力が常に一定になるように制御されている。   Conventionally, this type of transmission output control apparatus has a configuration shown in FIG. Referring to FIG. 6, the signal generated by the modulator 1 is converted into an RF signal by the mixer 2 and the synthesizer 5, input to the amplifier 4 through the variable attenuator 3, amplified to a predetermined transmission output, and output. . A part of this amplified output power is taken out by the directional coupler 7, and a difference between the voltage detected by the detector 8 and the reference voltage 12 is derived by the comparator 9. This difference is fed back as an attenuation control voltage of the variable attenuator 3 through the LPF 20 and the error amplifier 6, so that the transmission output is controlled to be always constant.

なお、このような送信電力制御回路に関連する技術の例として、特許文献１，２に開示のものがある。
特開平８−９７７３４号公報 特開平８−１０２７６７号公報 Examples of techniques related to such a transmission power control circuit are disclosed in Patent Documents 1 and 2.
JP-A-8-97734 JP-A-8-102767

ここで、送信すべき変調波は、図７（ａ）のように、瞬間的なレベル変動が大きいために、図７（ｂ）のように、変調波のエンベロープに追随して出力レベルが変動してしまうことがある。これを防ぐためには、ＬＰＦ２０の時定数を大きくすることが考えられるが、この場合には、装置の起動時や、周波数変更時や、更には出力レベルを変化させる用途（Automatic Transmit Power Control）時等に、所定の送信出力になるのに時間がかかるという欠点がある。   Here, since the modulated wave to be transmitted has a large instantaneous level fluctuation as shown in FIG. 7A, the output level fluctuates following the envelope of the modulated wave as shown in FIG. 7B. May end up. In order to prevent this, it is conceivable to increase the time constant of the LPF 20, but in this case, at the time of starting the apparatus, changing the frequency, and further for changing the output level (Automatic Transmit Power Control) For example, it takes a long time to obtain a predetermined transmission output.

ここで、上記の特許文献１を参照すると、上述のような送信電力制御回路を、ＡＭ変調波とＦＭ変調波との送信のために併用する場合において、変調波種別に対応して、ＬＰＦの時定数を切換えるようにしたものであり、送信信号の瞬間的なレベル変動に対する問題を解決するためのものではない。   Here, referring to the above-mentioned Patent Document 1, in the case where the transmission power control circuit as described above is used for the transmission of the AM modulation wave and the FM modulation wave, the LPF of the LPF corresponds to the modulation wave type. The time constant is switched and is not intended to solve the problem of instantaneous level fluctuation of the transmission signal.

また、特許文献２を参照すると、高周波電力増幅器の利得変動などが生じた場合に、包絡線帰還ループがベースバンド変調信号と被変調信号の包絡線が同じになるよう制御すると共に、ＡＬＣループにより、誤差増幅器の基準となる信号を可変制御することにより、電力増幅器の利得変動によらず、一定電力の被変調波を出力するようにしたものであり、やはり、送信信号の瞬間的なレベル変動に対する問題を解決するためのものではない。   Further, referring to Patent Document 2, when a gain variation of the high frequency power amplifier occurs, the envelope feedback loop controls the baseband modulation signal and the modulated signal to have the same envelope, and the ALC loop In addition, by variably controlling the reference signal of the error amplifier, a modulated wave with a constant power is output regardless of the gain fluctuation of the power amplifier. Again, the instantaneous level fluctuation of the transmission signal It is not intended to solve the problem.

本発明の目的は、送信信号の瞬間的なレベル変動に対する出力レベルの変動をなくし、かつ装置の起動時や、周波数変更時や、更には出力レベルを変化させる用途時などには、送信出力が安定になる時間を早くすることが可能な送信電力制御装置及びその方法並びにそれを用いた送信機を提供することである。   The object of the present invention is to eliminate the fluctuation of the output level with respect to the instantaneous level fluctuation of the transmission signal, and to change the transmission output at the time of starting the apparatus, changing the frequency, and further changing the output level. It is an object to provide a transmission power control apparatus and method capable of increasing the stabilization time, and a transmitter using the same.

本発明による送信電力制御装置は、
送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御装置であって、
前記送信出力の検波レベルの平均値を導出する手段と、
前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御し、前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする。 The transmission power control apparatus according to the present invention is:
A transmission output control device for controlling the transmission output to a reference level,
Means for deriving an average value of detection levels of the transmission outputs ;
When the difference between the average value and the reference level is less than or equal to a predetermined value, the transmission output is controlled according to the difference, and when the difference is greater than the predetermined value, the detection level and the reference level are substituted for the average value. Control means for controlling the transmission output according to the difference between
It is characterized by including.

本発明による送信機は上記の送信電力制御装置を用いたことを特徴とする。
本発明による送信電力制御方法は、
送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御方法であって、
前記送信出力の検波レベルの平均値を導出するステップと、
前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御するステップと、
前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御するステップと、
を含むことを特徴とする。 A transmitter according to the present invention uses the above-described transmission power control apparatus.
The transmission power control method according to the present invention includes:
A transmission output control method for controlling a transmission output to a reference level,
Deriving an average value of detection levels of the transmission output ;
When the difference between the average value and the reference level is less than or equal to a predetermined value, controlling the transmission output according to the difference;
Controlling the transmission output according to the difference between the detection level and the reference level instead of the average value when the predetermined value is greater than the predetermined value;
It is characterized by including.

本発明によるプログラムは、
送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記送信出力の検波レベルの平均値を導出する処理と、
前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御する処理と、
前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御する処理と、
を含むことを特徴とする。 The program according to the present invention is:
A program for causing a computer to execute a transmission output control method for controlling a transmission output to a reference level,
A process of deriving an average value of detection levels of the transmission output ;
When the difference between the average value and the reference level is less than or equal to a predetermined value, the process of controlling the transmission output according to the difference;
A process for controlling the transmission output in accordance with a difference between the detection level and the reference level instead of the average value when the predetermined value is greater than the predetermined value;
It is characterized by including.

本発明によれば、送信信号の瞬間的なレベル変動に対する出力レベルの変動をなくすと共に、かつ装置の起動時や、周波数変更時や、更には出力レベルを変化させる用途時などには、送信出力が安定になる時間を早くすることが可能になるという効果がある。   According to the present invention, it is possible to eliminate the fluctuation of the output level with respect to the instantaneous level fluctuation of the transmission signal, and at the time of starting the apparatus, changing the frequency, and further changing the output level, the transmission output. There is an effect that it becomes possible to speed up the time for the to stabilize.

以下に、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態の構成図であり、図６と同等部分は同一符号により示している。変調器１で発生した信号は、ミキサ２及びシンセサイザ５によりＲＦ信号に変換され、可変減衰器３を介して増幅器４へ入力されて所定の送信出力まで増幅され出力される。増幅器４の出力には、方向性結合器７を介して検波器８が接続されている。なお、可変減衰器３の減衰値を適宜可変させることにより、送信出力を一定に保つようになっている。   Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. The signal generated by the modulator 1 is converted into an RF signal by the mixer 2 and the synthesizer 5, input to the amplifier 4 through the variable attenuator 3, amplified to a predetermined transmission output, and output. A detector 8 is connected to the output of the amplifier 4 via a directional coupler 7. The transmission output is kept constant by appropriately varying the attenuation value of the variable attenuator 3.

検波器８の出力は平均化回路１１経由、または直接に、切替器１０を通じて比較器９の一入力となっている。比較器９の他の入力には、基準電圧１２が供給されている。この比較出力は誤差増幅器６と絶対値算出回路１４に接続されている。比較器１６の入力には、絶対値算出回路１４の出力と基準電圧１５とが供給されており、比較器１６の出力は制御回路１３に供給されている。この制御回路１３の出力は切替器１０と誤差増幅器６に接続されている。また、変調器１から制御回路１３へ信号情報が供給されている。   The output of the detector 8 becomes one input of the comparator 9 through the switching circuit 10 via the averaging circuit 11 or directly. A reference voltage 12 is supplied to the other input of the comparator 9. This comparison output is connected to the error amplifier 6 and the absolute value calculation circuit 14. The output of the absolute value calculation circuit 14 and the reference voltage 15 are supplied to the input of the comparator 16, and the output of the comparator 16 is supplied to the control circuit 13. The output of the control circuit 13 is connected to the switch 10 and the error amplifier 6. Signal information is supplied from the modulator 1 to the control circuit 13.

次に、本発明の実施の形態による送信出力制御回路の動作について説明する。増幅器４から出力される送信信号の一部は、方向性結合器７を介して検波器８に入力されて、送信レベルに応じた直流電圧に検波される。この検波電圧は、送信信号が変調波の場合、変調波のエンベロープをもったリップル成分のある信号となっている（図７（ａ）参照）。変調波検波電圧は、平均化回路１１で平滑化され変動分の少ない信号となる（図２（ａ）参照）。通常状態では、切替器１０は平均化回路１１を通るような経路になっているため、比較器９には、この平均化された変調波検波電圧が入力される。   Next, the operation of the transmission output control circuit according to the embodiment of the present invention will be described. Part of the transmission signal output from the amplifier 4 is input to the detector 8 via the directional coupler 7 and detected to a DC voltage corresponding to the transmission level. When the transmission signal is a modulated wave, the detected voltage is a signal having a ripple component having an envelope of the modulated wave (see FIG. 7A). The modulated wave detection voltage is smoothed by the averaging circuit 11 and becomes a signal with less fluctuation (see FIG. 2A). In the normal state, the switch 10 has a path that passes through the averaging circuit 11, and thus the averaged modulated wave detection voltage is input to the comparator 9.

比較器９はこの平均化された変調波検波と電圧基準電圧１２との差分を出力する。この差分は誤差増幅器６で増幅され、可変減衰器３の電圧をコントロールする。この一巡のループにより送信出力が一定に保たれることになる（図２（ｂ）参照）。平均化回路１１は信号が変調波であっても、出力が一定になる役割を果たしている。平均化回路１１がないと、検波電圧がそのままフィードバックされるので、送信出力が変調波のエンベロープに応じて変動してしまう（図７（ｂ）参照）。   The comparator 9 outputs the difference between the averaged modulated wave detection and the voltage reference voltage 12. This difference is amplified by the error amplifier 6 to control the voltage of the variable attenuator 3. The transmission output is kept constant by this one-round loop (see FIG. 2B). The averaging circuit 11 plays a role of making the output constant even if the signal is a modulated wave. Without the averaging circuit 11, the detection voltage is fed back as it is, so that the transmission output varies according to the envelope of the modulated wave (see FIG. 7B).

次に、出力レベルを変化させる例を考える。基準電圧１２を変化させることにより、希望の送信出力レベルに変化させることが可能である。出力レベルを変化させるケースは、意図的に（手動で）規定レベルを出力する場合、ＡＴＰＣ（Automatic Transmit Power Control）によりフェージング等により自動で送信出力を変化させる場合、装置起動時（電源オン時）等が考えられる。   Next, consider an example of changing the output level. By changing the reference voltage 12, it is possible to change to a desired transmission output level. The case where the output level is changed is when the specified level is intentionally output (manually), when the transmission output is automatically changed by fading, etc. by ATPC (Automatic Transmit Power Control), when the device is started (when the power is turned on) Etc. are considered.

比較器９の出力は絶対値算出回路１４を通じて比較器１６に入力されており、基準電圧１５と比較されようになっている。ここで、基準電圧１２を変化させると、比較器９の出力は検波信号との差分であるため絶対値は大きくなる。比較器１２の絶対値が基準電圧１５を超過すると、ハイレベル信号が制御回路１３に入力されるようになっている。   The output of the comparator 9 is input to the comparator 16 through the absolute value calculation circuit 14 and is compared with the reference voltage 15. Here, when the reference voltage 12 is changed, the absolute value increases because the output of the comparator 9 is the difference from the detection signal. When the absolute value of the comparator 12 exceeds the reference voltage 15, a high level signal is input to the control circuit 13.

つまり、出力レベルの誤差を検出し、誤差が一定水準より大きいかどうか判定を行うようになっている。ここで、誤差が一定水準より大きいと判断された場合は、切替器１０を、平均化回路１１を通らないパスに切替えると共に、誤差増幅器６のゲインをｎ倍に増大させる。これにより、送信出力を高速に変更することができる。   That is, an error in the output level is detected, and it is determined whether the error is greater than a certain level. If it is determined that the error is greater than a certain level, the switch 10 is switched to a path that does not pass through the averaging circuit 11 and the gain of the error amplifier 6 is increased n times. Thereby, the transmission output can be changed at high speed.

ここで、図３（ａ）に示すように、検波電圧を平均化することにより、送信出力を安定にすることができる。もし、平均化回路がないと、図７（ｂ）に示したように、変調波入力の場合は送信出力が変動してしまう。また、常に信号が平均化されていると、図３（ａ）のように、送信出力の変化が低速になってしまうが、比較器の出力が一定水準を越えた場合は、平均化回路をバイパスすることにより、図３（ｂ）のように、制御が高速化され、更に、誤差増幅器６のゲインも増大させることにより、図４のように、更なる高速制御が可能となるのである。   Here, as shown in FIG. 3A, the transmission output can be stabilized by averaging the detection voltages. If there is no averaging circuit, the transmission output will fluctuate in the case of a modulated wave input, as shown in FIG. If the signal is always averaged, the transmission output changes slowly as shown in FIG. 3A. However, if the output of the comparator exceeds a certain level, an averaging circuit is provided. By bypassing, the speed of the control is increased as shown in FIG. 3B, and the gain of the error amplifier 6 is also increased, so that a further higher speed control is possible as shown in FIG.

制御回路１３には、変調器１やシンセサイザ５からも情報が供給されており、変調波がＣＷ（無変調）の場合は、平均化回路１１をバイパスし、周波数を変更する場合も、平均化回路１１のバイパスや誤差増幅器６のゲインを増大することにより、高速に送信出力を安定化することが可能となる。
Information is also supplied to the control circuit 13 from the modulator 1 and the synthesizer 5. When the modulation wave is CW (non-modulation), the averaging circuit 11 is bypassed and the frequency is changed even when the frequency is changed. By increasing the bypass of the circuit 11 and the gain of the error amplifier 6, the transmission output can be stabilized at high speed.

このよう、平均化回路１１がないと、図７（ａ）に示した如く、変調波入力の場合は送信出力が変動してしまうが、図７（ｂ）に示したように、検波電圧を平均化することにより、送信出力を安定にすることができる。しかし、常に信号が平均化されていると、図３（ａ）に示したように、送信出力の変化が低速になってしまうが、比較器９の出力である誤差電圧が一定水準を越えた場合は、平均化回路１１をバイパスすることにより、図３（ｂ）のように制御が高速化され、さらに誤差増幅器６のゲインも増大させることにより、図４のように，更に高速に制御することが可能となるのである。従って、本発明では、変調波入力時の送信出力レベルの安定化と、送信レベル変化時の高速な制御とを、互いに両立することができることになる。   Thus, without the averaging circuit 11, as shown in FIG. 7A, the transmission output fluctuates in the case of a modulated wave input, but as shown in FIG. By averaging, the transmission output can be stabilized. However, if the signal is always averaged, as shown in FIG. 3A, the change in the transmission output becomes slow, but the error voltage that is the output of the comparator 9 exceeds a certain level. In this case, by bypassing the averaging circuit 11, the speed of the control is increased as shown in FIG. 3B, and the gain of the error amplifier 6 is also increased so that the speed is controlled as shown in FIG. It becomes possible. Therefore, in the present invention, stabilization of the transmission output level when the modulated wave is input and high-speed control when the transmission level changes can be compatible with each other.

図５は本発明の他の実施の形態の構成図であり、図１と同等部分は同一符号により示している。本例では、検波器８の出力をＡ／Ｄコンバータ１８に入力してデジタル信号とし、これをＣＰＵ１９へ供給する。そして、ＣＰＵ１９の出力をＤ／Ａコンバータ１７によりアナログ信号として、このＤ／Ａコンバータ１７の出力により減衰器３を制御するのである。この場合は、図１と同様の機能を、ＣＰＵ１９によるファームウエアにより実現するものである。また、上述の動作を予めプログラムとしてＲＯＭなどの記録媒体に格納しておき、これをコンピュータ（ＣＰＵ）により読み取って実行するよう構成できるものである。   FIG. 5 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In this example, the output of the detector 8 is input to the A / D converter 18 to be a digital signal, which is supplied to the CPU 19. Then, the output of the CPU 19 is converted into an analog signal by the D / A converter 17, and the attenuator 3 is controlled by the output of the D / A converter 17. In this case, the same function as in FIG. 1 is realized by firmware by the CPU 19. Further, the above-described operation can be stored in advance in a recording medium such as a ROM as a program, and read and executed by a computer (CPU).

本発明の一実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one embodiment of this invention. 図１において通常時の送信変調波の検波電圧を平均化した場合（ａ）の送信出力レベルの状態を示す図（ｂ）である。FIG. 4B is a diagram (b) illustrating a state of a transmission output level when the detection voltage of the transmission modulation wave at normal time is averaged in FIG. 1 (a). 送信レベルの変化時における本発明の実施の形態の効果を説明する波形例である。It is an example of a waveform explaining the effect of an embodiment of the invention at the time of change of a transmission level. 送信レベルの変化時における本発明の実施の形態の更なる効果を説明する波形例である。It is a waveform example explaining the further effect of embodiment of this invention at the time of the change of a transmission level. 本発明の他の実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows other embodiment of this invention. 従来技術を示す構成図である。It is a block diagram which shows a prior art. 従来技術の動作波形例を示す図である。It is a figure which shows the example of an operation waveform of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

１ 変調器
２ ミキサ
３ 可変減衰器
４ 増幅器
５ シンセサイザ
６ 誤差増幅器
７ 結合器
８ 検波器
９，１６ 比較器
１０ 切替器
１１ 平均化回路
１２，１５ 基準電圧
１７ Ｄ／Ａ変換器
１８ Ａ／Ｄ変換器
１９ ＣＰＵ
２０ ＬＰＦ 1 Modulator
2 Mixer
3 Variable attenuators
4 Amplifier
5 Synthesizer
6 Error amplifier
7 coupler
8 Detector 9,16 Comparator 10 Switch 11 Averaging Circuit 12,15 Reference Voltage 17 D / A Converter 18 A / D Converter 19 CPU
20 LPF

Claims (7)

送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御装置であって、
前記送信出力の検波レベルの平均値を導出する手段と、
前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御し、前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする送信出力制御装置。 A transmission output control device for controlling the transmission output to a reference level,
Means for deriving an average value of detection levels of the transmission outputs ;
When the difference between the average value and the reference level is less than or equal to a predetermined value, the transmission output is controlled according to the difference, and when the difference is greater than the predetermined value, the detection level and the reference level are substituted for the average value. Control means for controlling the transmission output according to the difference between
A transmission output control device comprising: 前記制御手段は、
前記差を増幅する誤差増幅器を有し、前記誤差増幅器のゲインを、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値以下の場合よりも、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値より大なる場合に増大するようにしたことを特徴とする請求項１記載の送信出力制御装置。 The control means includes
An error amplifier that amplifies the difference, and the gain of the error amplifier is set such that the difference between the average value and the reference level is greater than that when the difference between the average value and the reference level is less than or equal to the predetermined value. 2. The transmission output control apparatus according to claim 1, wherein the transmission output control apparatus increases when it exceeds a predetermined value. 請求項１または２記載の送信出力制御装置を用いた送信機。   A transmitter using the transmission output control device according to claim 1. 送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御方法であって、
前記送信出力の検波レベルの平均値を導出するステップと、
前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御するステップと、
前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御するステップと、
を含むことを特徴とする送信出力制御方法。 A transmission output control method for controlling a transmission output to a reference level,
Deriving an average value of detection levels of the transmission output ;
When the difference between the average value and the reference level is less than or equal to a predetermined value, controlling the transmission output according to the difference;
Controlling the transmission output according to the difference between the detection level and the reference level instead of the average value when the predetermined value is greater than the predetermined value;
A transmission output control method comprising: 前記差を増幅する誤差増幅器のゲインを、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値以下の場合よりも、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値より大なる場合に増大するステップを、更に含むことを特徴とする請求項４記載の送信出力制御方法。 The gain of the error amplifier that amplifies the difference is set when the difference between the average value and the reference level is larger than the predetermined value than when the difference between the average value and the reference level is less than or equal to the predetermined value. 5. The transmission output control method according to claim 4, further comprising an increasing step. 送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記送信出力の検波レベルの平均値を導出する処理と、
前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御する処理と、
前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御する処理と、
を含むことを特徴とするプログラム。 A program for causing a computer to execute a transmission output control method for controlling a transmission output to a reference level,
A process of deriving an average value of detection levels of the transmission output ;
When the difference between the average value and the reference level is less than or equal to a predetermined value, the process of controlling the transmission output according to the difference;
A process for controlling the transmission output in accordance with a difference between the detection level and the reference level instead of the average value when the predetermined value is greater than the predetermined value;
The program characterized by including. 前記差を増幅する誤差増幅器のゲインを、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値以下の場合よりも、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値より大なる場合に増大する処理を、更に含むことを特徴とする請求項６記載のプログラム。 The gain of the error amplifier that amplifies the difference is set when the difference between the average value and the reference level is larger than the predetermined value than when the difference between the average value and the reference level is less than or equal to the predetermined value. 7. The program according to claim 6, further comprising increasing processing.
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